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分子筛的其它种类及应用领域

    来源:绿能化工 作者:绿能化工 发布时间:2015-07-06

4A分子筛
4A分子筛是一种碱金属硅铝酸盐,能吸附水、NH3、H2S、二氧化硫、二氧化碳、C2H5OH、C2H6、C2H4等临界直径不大于4A的分子。广泛应用于气体、液体的干燥,也可用于某些气体或液体的精制和提纯,如氩气的制取。
分子筛是一种人工合成的、具有微孔型立方晶格的硅铝酸盐。依据其晶体内部孔穴的大小而吸附或排斥不同物质的分子,因而被称为“分子筛”。分子直径小于分子筛晶体孔穴直径的物质可以进入分子筛晶体,从而被吸附,否则,被排斥。分子筛还根据不同物质分子的极性决定优先吸附的次序。按分子的大小和形状不同的选择吸附作用,即只吸附那些小于分子筛孔径的分子。对于小的极性分子和不饱和分子,具有选择吸附性能,极性越大,不饱和度越高,其选择吸附性越强。A型分子筛属于分子筛其中的一种,其结构与NaCl的很相似,属于立方晶系。由于4A分子筛的有效孔径为0.4nm,故称为4A分子筛,其空间网络结构由硅氧四面体单元[SiO4]和铝氧四面体[AlO4]单元交错排列而成。
分子式:
Na2O·Al2O3·2.0SiO2·4.5H2O
分子筛的性能:
1.离子交换性能----软化水质功能:4A分子筛骨架中的每一个氧原子都为相邻的两个四面体所共有,这种结构形成了可为阳离子和水分子占据的大晶穴,而且这些阳离子和水分子有较大的移动性,可进行阳离子交换和可逆脱水。4A分子筛的离子交换是在带有铝离子的骨架上进行的,每一个铝离子所带的一个负电荷,不仅可以结合钠离子,也可以结合其它阳离子。钙、镁离子可以进入原来钠离子占据的大晶穴,将4A分子筛中的钠离子替换下来---即4A分子筛中的钠离子可进行离子交换,可与硬水中的Ca2+、、Mg2+离子进行交换,从而达到软化水质的目的。
4A分子筛结合钙镁离子的速度比三聚磷酸钠慢,且与镁离子的结合能力较弱。但4A分子筛可将水溶液中少量有害的重金属离子(如Pb2+、Cd2+、Hg2+)能很容易快速除去,对净化水质有着十分重要的意义。
2. 对表面活性剂的吸附性----载液功能: 由于4A分子筛晶体的孔穴结构,加上微粒具有很大的比表面积,所以4A分子筛的吸附性能很强。对非离子表面活性剂的吸附,4A分子筛是NTA(次氨基三乙酸盐)和碳酸钠的3倍,是三聚磷酸钠(STPP)和硫酸钠的5倍,这个性质对于在附聚成型生产高浓缩洗衣粉中配入更多的表面活性剂,制得洗涤和流动性能好的产品很有意义。通过实验,4A分子筛的液体携带量≥30%,在洗衣粉生产过程中加入4A分子筛,可增加材料流动性,调节粘度,制得产品外观、流动性和抗结块性能力好的产品。
3. 去污力:通过实验对含不同助剂同一配方,改变助剂比较其去污力,发现20%的STPP、20%的分子筛、4%的聚合物去污效果与40%的STPP相当,在无磷配方中20%的分子筛中加入10%的碳酸钠和4.5%的聚合物,可得到去污力十分理想的产品。
4. 抗再沉积性:4A分子筛具有良好的油污附着力,当碳酸钠、CMC、硅酸钠和硫酸钠等助剂中加入沸石后,明显减少尼龙布对油污的吸附。沸石的粒度在0.4-1.0μm时,其分散性比较好,可以防止在织物上附着。
虽然4A分子筛的分散能力不如STPP,但通过与聚丙烯酸钠复配可以解决其对污垢的分散问题。
5. 与其他助剂的配伍性:4A分子筛与其他助剂得当可以使其性能互补,4A分子筛对污垢的分散性及对硬度离子的螯合性不如STPP,但4A分子筛与STPP混用,去污力可达到单一用STPP的效果。这是因为STPP能自固体表面快速络合钙镁离子,并通过水介质传给4A分子筛。4A分子筛结合镁离子能力差,可通过在分子筛中复配硅酸盐、碳酸盐得到补偿。
6. PH缓冲作用:4A分子筛呈碱性,1%的水溶液PH在11.0,因此具有一定的缓冲碱度。
7. 安全性:4A分子筛无毒,对人体高度安全。对眼睛、皮肤无刺激,不会导致过敏,使用安全可靠。在洗涤后沉积于土壤中,不造成污染,而且还可以改良土壤,4A分子筛对生态无不良影响。
4A分子筛的应用:
1.日化---涤剂助剂:4A分子筛作为洗涤剂助剂的作用主要是交换水中的钙离子产生软化水,去除污垢和防止污垢再沉积。4A分子筛是目前代磷助洗剂中应用最多和应用最成熟的产品。4A分子筛替代三聚磷酸钠作洗涤助剂对解决环境污染有着重大作用。4A分子筛还可用作香皂的成型剂、牙膏的摩擦剂等。
2.环保---污水处理:4A分子筛可以去除污水中的NH3-N及Pb2+、Cu2+、Zn2+、、Cd2+等。工农业、民用及水产畜牧业排出的污水中含有氨态氮,不仅危害鱼类等的生存、污染内养殖环境,而且促进藻类生长,导致江河湖泊的阻塞。由于4A分子筛对NH4+的高选择交换性,已成功应用于该领域。来源于金属矿山、冶炼厂、金属表面处理和化学工业等部门排放的污水,其中所含重金属离子对人体危害极大。用4A分子筛处理这些污水除了能保证水质合格外,还能回收重金属。
3.其他用途:
(1)水处理----硬水软化剂,可以代替目前我国广泛使用的磺化煤,从而降低成本;
(2)冶金工业----分离剂,分离、提取卤水中的钾、铷、铯等。在工业上用于富集、分离和提取金属等工艺过程;
(3)石化工业----催化剂、干燥剂、吸附剂;
(4)农业----土壤改良剂;
(5)医药----载银沸石抗菌剂。
5A分子筛
5A分子筛也叫钙A型分子筛、5A分子筛的孔径为5A,一般称为钙分子筛。能吸附小于该孔径的任何分子,它除具有3A,4A分子筛所具有的功效外,还可吸附C3—C4正构烷烃,氯乙烷,溴乙烷,丁醇等。可广泛用于制氧工业中吸附水分,二氧化碳及一些有机气体。
吸附极性分子的5A分子筛可用热干燥气体(最好是氮气)进行再生,重复使用。再生程度取决于热干燥气体的温度、流量及湿度。
5A分子筛使用参数,具体到不同的其它用途,其技术指标会有所调整。
分子式:
0.7CaO·0.3Na2O·Al2O3·2SiO2·4.5H2O
主要用途:
1、天然气干燥、脱硫、脱二氧化碳;
2、氮氧分离、氮氢分离,制取氧、氮和氢;
3、石油脱腊、从支烃、环烃中分离正构烃。
5A分子筛再生:
5A型分子筛可用加热并同时吹扫或抽空的方法,也可用过热蒸气,过热惰性气体再生而重复使用。(不能使用与吸附质接触产生爆炸混合物的气体)分子筛的其它种类及应用领域?
1. 脱除水份:视再生气的温度、压力、含水量而定。一般情况下:200~350℃干燥气体在0.3 0.5Kg/cm2压力下,通过
分子筛床层3~4小时,使出口温度到110~180℃,冷却。
2. 脱有机物:用水蒸汽代替有机物,然后脱除水份。
储存:
室温;相对湿度不大于90%;不宜直接暴露于空气中;避免水、酸、碱。
注意事项:
分子筛在使用前应防止预吸附水、有机气体或液体,否则,应予以再生。
13X分子筛
13X分子筛的孔径10A,吸附直径小于10A 的任何分子,可用于催化剂协载体、水和二氧化碳共吸附、水和硫化氢气体共吸附,主要应用于医药和空气压缩系统的干燥,根据不同的应用有不同的专业品种。由于具有很高的催化活性,也可用于催化剂的载体。
分子式:
Na2O· Al2O3 ·2.45SiO2· 6.0 H2O
主要用途:
13X型在工业上用于一般的气体干燥、空分装置原料的净化(同时去除H2O和CO2),以及液态碳氢化合物和天然气的脱硫(去除H2S及硫醇)。
天然气、液化石油气、液态烃的干燥和脱硫。
一般气体深度干燥。
13X分子筛的再生:
13X型分子筛可在提高温度的情况下吹扫或抽空而再生重新使用。再生(脱水)的程度则视吹扫气的温度与湿度而定。
储存:
室温;相对湿度不大于90%;不宜直接暴露于空气中;避免水、酸、碱。
注意事项:
分子筛在使用前应防止预吸附水、有机气体或液体,否则,应予以再生。